DE102017128488A1 - A method and cell population sensor for determining a value indicative of the permittivity of a cell population - Google Patents
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Abstract
Ein Verfahren zum Bestimmen eines die Permittivität einer Zellpopulation anzeigenden Werts im Rahmen einer Impedanzspektroskopie weist die folgenden Schritte auf: Erzeugen eines mit einer Erregerfrequenz oszillierenden Erregerstroms durch die Zellpopulation; Messen einer Spannung in der Zellpopulation zwischen einer ersten Messelektrode (12) und einer zweiten Messelektrode (14); Abtasten des Erregerstroms, wobei erste Abtastwerte für den Erregerstrom erzeugt werden; Abtasten der Spannung zwischen der ersten Messelektrode (12) und der zweiten Messelektrode (14), wobei zweite Abtastwerte für die Spannung zwischen der ersten Messelektrode und der zweiten Messelektrode erzeugt werden; und Bestimmen des die Permittivität der Zellpopulation anzeigenden Werts auf Basis der ersten Abtastwerte und der zweiten Abtastwerte. A method for determining a value indicative of the permittivity of a cell population in the context of impedance spectroscopy comprises the steps of: generating an excitation current oscillating at an excitation frequency through the cell population; Measuring a voltage in the cell population between a first measuring electrode (12) and a second measuring electrode (14); Sampling the excitation current, generating first samples of the excitation current; Sensing the voltage between the first sensing electrode (12) and the second sensing electrode (14) to generate second voltage samples between the first sensing electrode and the second sensing electrode; and determining the value indicative of the permittivity of the cell population based on the first samples and the second samples.
Description
Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet der Impedanzspektroskopie von Zellpopulationen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung das Bestimmen der Permittivität einer Zellpopulation bzw. das Bestimmen eines die Permittivität einer Zellpopulation anzeigenden Werts. Weiter insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren und einen Zellpopulationssensor zum Bestimmen eines die Permittivität einer Zellpopulation anzeigenden Werts.The present invention is in the field of impedance spectroscopy of cell populations. In particular, the present invention relates to determining the permittivity of a cell population or determining a value indicative of the permittivity of a cell population. More particularly, the present invention relates to a method and a cell population sensor for determining a value indicative of the permittivity of a cell population.
Elektrische Impedanzspektroskopieverfahren werden als Messverfahren zur zerstörungsfreien in-situ und in-vivo Bestimmung von frequenzabhängigen passiven elektrischen Eigenschaften von biologischen Materialien verwendet. Ein solches biologisches Material kann beispielsweise eine Substanz aus einer Flüssigkeit und darin aufgenommenen biologischen Zellen sein, in ihrer Gesamtheit hierin als Zellpopulation bezeichnet. Die oben genannten frequenzabhängigen passiv-elektrischen Eigenschaften der Zellpopulation können unter anderem Auskunft über die Anzahl der lebenden Zellen und/oder Größe der Zellen und/oder Homogenität der Zellen geben. Bisherige Sensoren und Impedanzspektroskopieverfahren sind bezüglich der Genauigkeit der Messergebnisse nicht immer vollkommen zufriedenstellend. Auch kann die Qualität der Messergebnisse über einen breiten Frequenzbereich stark schwanken.Electrical impedance spectroscopy techniques are used as a measurement method for nondestructive in situ and in vivo determination of frequency dependent passive electrical properties of biological materials. Such a biological material may be, for example, a substance of a liquid and biological cells received therein, referred to collectively herein as a cell population. The above-mentioned frequency-dependent passive-electrical properties of the cell population can provide, inter alia, information about the number of living cells and / or size of the cells and / or homogeneity of the cells. Previous sensors and impedance spectroscopy methods are not always completely satisfactory in terms of the accuracy of the measurement results. Also, the quality of the measurement results can vary widely over a wide frequency range.
Demzufolge wäre es wünschenswert, ein Verfahren und einen Zellpopulationssensor zum Bestimmen eines die Permittivität einer Zellpopulation anzeigenden Werts bereitzustellen, das/der eine hohe Messgenauigkeit hat und zuverlässige Messungen in einem weiten Frequenzbereich ermöglicht.Accordingly, it would be desirable to provide a method and a cell population sensor for determining a value indicative of the permittivity of a cell population having high measurement accuracy and enabling reliable measurements over a wide frequency range.
Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung umfassen ein Verfahren zum Bestimmen eines die Permittivität einer Zellpopulation anzeigenden Werts im Rahmen einer Impedanzspektroskopie, aufweisend die folgenden Schritte: Erzeugen eines mit einer Erregerfrequenz oszillierenden Erregerstroms durch die Zellpopulation; Messen einer Spannung in der Zellpopulation zwischen einer ersten Messelektrode und einer zweiten Messelektrode; Abtasten des Erregerstroms, wobei erste Abtastwerte für den Erregerstrom erzeugt werden; Abtasten der Spannung zwischen der ersten Messelektrode und der zweiten Messelektrode, wobei zweite Abtastwerte für die Spannung zwischen der ersten Messelektrode und der zweiten Messelektrode erzeugt werden; und Bestimmen des die Permittivität der Zellpopulation anzeigenden Werts auf Basis der ersten Abtastwerte und der zweiten Abtastwerte.Exemplary embodiments of the invention include a method for determining a value indicative of the permittivity of a cell population in the context of impedance spectroscopy, comprising the steps of: generating an excitation current oscillating at an excitation frequency through the cell population; Measuring a voltage in the cell population between a first measuring electrode and a second measuring electrode; Sampling the excitation current, generating first samples of the excitation current; Sensing the voltage between the first sensing electrode and the second sensing electrode, generating second voltage samples between the first sensing electrode and the second sensing electrode; and determining the value indicative of the permittivity of the cell population based on the first samples and the second samples.
Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung ermöglichen ein hochgenaues Bestimmen eines die Permittivität einer Zellpopulation anzeigenden Werts über einen weiten Frequenzbereich. Das Abtasten des Erregerstroms und das Abtasten der Spannung zwischen der ersten Messelektrode und der zweiten Messelektrode ermöglichen das Erzeugen der ersten Abtastwerte und der zweiten Abtastwerte zu genau festgelegten Zeitpunkten. Diese zeitlich diskretisierten Abtastwerte können nach dem Abtasten analysiert und zueinander in Beziehung gesetzt werden, ohne dass die dem Abtasten nachgelagerte Signalverarbeitung echtzeitfähig sein muss. Es kann eine vergleichsweise große, durch das Abtasten in der Zeitdimension klar definierte Datenbasis verwendet werden, um den die Permittivität der Zellpopulation anzeigenden Wert hochgenau zu bestimmen. Gegenüber früheren Ansätzen, die darauf beruhen, charakteristische Eigenschaften der Zellpopulation durch eine komplizierte gemeinsame analoge Signalverarbeitung des Erregerstroms und der Spannung zwischen den Messelektroden zu ermitteln, ermöglichen beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung ein Minimieren der Störeinflüsse nach dem Abtasten, da die Signalverarbeitung der diskretisierten Abtastwerte sehr robust ausgebildet werden kann. Die Störeinflüsse zwischen dem Messen von Erregerstrom und Spannung zwischen den Messelektroden sowie dem Abtasten von Erregerstrom und Spannung zwischen den Messelektroden können sehr gering gehalten werden im Vergleich zu den Störeinflüssen entlang der analogen Signalverarbeitungsketten der früheren Ansätze. Störanfällige Additionen, Multiplikationen und Integrationen von analogen Signalen für Erregerstrom und Spannung zwischen den Messelektroden, wie sie in früheren Ansätzen eingesetzt wurden, können eliminiert werden. Weiterhin kann das Abtasten des Erregerstroms und der Spannung zwischen der ersten Messelektrode und der zweiten Messelektroden auf die Erregerfrequenz abgestimmt sein, wodurch eine hohe Genauigkeit des Abtastens bei den relevanten Frequenzen und eine spektrale Begrenzung der Störeinflüsse ermöglicht werden kann.Exemplary embodiments of the invention enable a highly accurate determination of a value indicative of the permittivity of a cell population over a wide frequency range. Scanning the excitation current and sensing the voltage between the first sensing electrode and the second sensing electrode enable the first and second sensing samples to be generated at precisely predetermined times. These time discretized samples may be analyzed and correlated after sampling without the need for downstream signal processing to be real-time capable. A relatively large database clearly defined by sampling in the time dimension can be used to determine with high precision the value indicative of the permittivity of the cell population. Compared to previous approaches based on detecting characteristic cell population characteristics through complicated common analog signal processing of the excitation current and the voltage between the sensing electrodes, exemplary embodiments of the invention make it possible to minimize the parasitics after sampling since the signal processing of the discretized samples is very robust can be trained. The interference between the measurement of exciting current and voltage between the measuring electrodes as well as the sensing of excitation current and voltage between the measuring electrodes can be kept very low compared to the disturbances along the analog signal processing chains of the earlier approaches. Fault-prone additions, multiplications and integrations of analog signals for excitation current and voltage between the measuring electrodes, as used in earlier approaches, can be eliminated. Furthermore, the sampling of the excitation current and the voltage between the first measuring electrode and the second measuring electrodes can be tuned to the exciter frequency, whereby a high accuracy of the sampling at the relevant frequencies and a spectral limitation of the disturbing influences can be made possible.
Das Erzeugen des mit der Erregerfrequenz oszillierenden Erregerstroms, das Messen der Spannung zwischen den Messelektroden, das Abtasten des Erregerstroms sowie das Abtasten der Spannung zwischen den Messelektroden finden gleichzeitig statt. In anderen Worten, es wird die Spannung zwischen der ersten Messelektrode und der zweiten Messelektrode gemessen und abgetastet, während der mit der Erregerfrequenz oszillierende Erregerstrom an der Zellpopulation anliegt. Dementsprechend wird das elektrische Verhalten der Zellpopulation bei Anlegen des mit der Erregerfrequenz oszillierenden Erregerstroms gemessen.The generation of the excitation current oscillating with the excitation frequency, the measurement of the voltage between the measuring electrodes, the scanning of the excitation current and the scanning of the voltage between the measuring electrodes take place simultaneously. In other words, the voltage between the first measuring electrode and the second measuring electrode is measured and sampled, while the excitation current oscillating with the excitation frequency is applied to the cell population. Accordingly, the electrical behavior of the cell population is measured upon application of the excitation current oscillating with the exciter frequency.
Das Abtasten des Erregerstroms und das Abtasten der Spannung zwischen der ersten Messelektrode und zweiten Messelektrode können ein Abtasten von abgeleiteten Werten von Erregerstrom und Spannung zwischen den Messelektroden sein. Beispielsweise kann für den Erregerstrom ein erstes Signal erzeugt werden, welches den Erregerstrom abbildet. Dieses erste Signal kann beispielsweise ein Spannungssignal sein. Das erste Signal kann dann direkt oder nach einer Verstärkung abgetastet werden. Auch eine solche Signalverarbeitung fällt im Sinne des vorliegenden Dokuments unter die Begriffe des Abtastens des Erregerstroms und des Erzeugens von ersten Abtastwerten für den Erregerstrom. Es ist weiterhin möglich, dass die Spannung zwischen der ersten Messelektrode und der zweiten Messelektrode in Form eines zweiten Signals abgegriffen wird. Dieses zweite Signal kann auch entweder direkt oder verstärkt abgetastet werden. Wie beim Abtasten des Erregerstroms fällt auch eine solche Vorverarbeitung des zweiten Signals unter die Begriffe des Abtastens der Spannung zwischen der ersten Messelektrode und der zweiten Messelektrode und des Erzeugens von zweiten Abtastwerten im Sinne des vorliegenden Dokuments.The sampling of the excitation current and the sampling of the voltage between the first measuring electrode and the second measuring electrode may include Scanning of derived values of excitation current and voltage between the measuring electrodes. For example, a first signal can be generated for the excitation current, which images the exciter current. This first signal may be, for example, a voltage signal. The first signal can then be sampled directly or after amplification. Also, such signal processing falls within the meaning of the present document under the concepts of scanning the excitation current and generating first samples for the excitation current. It is also possible that the voltage between the first measuring electrode and the second measuring electrode is tapped in the form of a second signal. This second signal can also be sampled either directly or amplified. As with the sampling of the exciting current, such preprocessing of the second signal also falls within the concepts of sampling the voltage between the first measuring electrode and the second measuring electrode and generating second sampling values in the sense of the present document.
Die Zellpopulation ist eine Ansammlung von biologischen Zellen. Insbesondere enthält die Zellpopulation einen signifikanten Anteil an lebenden Zellen. Die Zellen können in einem Trägermaterial vorhanden sein. Beispielsweise können die Zellen in Form einer Suspension in einer Trägerflüssigkeit aufgenommen sein. Der Begriff Zellpopulation kann die Ansammlung von biologischen Zellen inklusive des Trägermaterials bezeichnen.The cell population is an accumulation of biological cells. In particular, the cell population contains a significant proportion of living cells. The cells may be present in a carrier material. For example, the cells may be accommodated in the form of a suspension in a carrier liquid. The term cell population may refer to the accumulation of biological cells including the carrier material.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform beinhaltet das Abtasten des Erregerstroms und das Abtasten der Spannung zwischen der ersten Messelektrode und der zweiten Messelektrode jeweils ein Umwandeln eines analogen Signals in ein digitales Signal. Auf diese Weise liegen sowohl für den Erregerstrom als auch für die Spannung zwischen den Messelektroden zeitdiskrete und wertdiskrete Abtastwerte vor. Diese können vollkommen digital und losgelöst von der Realzeit weiterverarbeitet werden, wodurch sich für die Analyse von Erregerstrom und Spannung zwischen den Messelektroden große Flexibilität, Genauigkeit und Einheitlichkeit in der Weiterverarbeitung ergibt. Es können hochgenaue Ergebnisse über einen großen Frequenzbereich erzielt werden.In another embodiment, sensing the excitation current and sensing the voltage between the first sensing electrode and the second sensing electrode each include converting an analog signal to a digital signal. In this way, discrete-time and discrete-value samples are present both for the exciter current and for the voltage between the measuring electrodes. These can be processed completely digitally and detached from the real time, which results in great flexibility, accuracy and consistency in the further processing for the analysis of exciter current and voltage between the measuring electrodes. Highly accurate results over a wide frequency range can be achieved.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform, weist das Verfahren weiterhin die folgenden Schritte auf: Einstellen einer ersten Abtastrate für das Abtasten des Erregerstroms und Einstellen einer zweiten Abtastrate für das Abtasten der Spannung zwischen der ersten Messelektrode und der zweiten Messelektrode. Insbesondere kann das Einstellen der ersten Abtastrate und/oder das Einstellen der zweiten Abtastrate auf Basis der Erregerfrequenz des Erregerstroms erfolgen. Dabei können die erste Abtastrate und die zweite Abtastrate gleich sein oder verschieden sein. Das Einstellen der ersten Abtastrate und das Einstellen der zweiten Abtastrate erlauben ein Anpassen des Bestimmens des die Permittivität der Zellpopulation anzeigenden Werts an die Rahmenbedingungen eines vorliegenden Messvorgangs, insbesondere an die Erregerfrequenz des Erregerstroms für den vorliegenden Messvorgang. Auf diese Weise ist es möglich, für jeden Messvorgang optimierte Abtastraten einzusetzen, insbesondere eine bezüglich Genauigkeit und/oder Signalverarbeitungskomplexität optimierte Abtastrate einzustellen. Die erste Abtastrate und die zweite Abtastrate werden für das Abtasten des Erregerstroms bzw. für das Abtasten der Spannung zwischen der ersten Messelektrode und der zweiten Messelektrode verwendet. Demzufolge werden die erste Abtastrate und die zweite Abtastrate vor dem Abtasten des Erregerstroms und der Spannung zwischen den Messelektroden eingestellt.According to a further embodiment, the method further comprises the following steps: setting a first sampling rate for sampling the excitation current and setting a second sampling rate for sampling the voltage between the first measuring electrode and the second measuring electrode. In particular, the setting of the first sampling rate and / or the setting of the second sampling rate can be carried out on the basis of the exciter frequency of the exciter current. The first sampling rate and the second sampling rate may be the same or different. The setting of the first sampling rate and the setting of the second sampling rate make it possible to adapt the determination of the value indicating the permittivity of the cell population to the boundary conditions of a present measurement process, in particular to the exciter frequency of the exciter current for the present measurement process. In this way, it is possible to use optimized sampling rates for each measurement process, in particular to set a sampling rate optimized in terms of accuracy and / or signal processing complexity. The first sampling rate and the second sampling rate are used for sampling the exciting current or for sampling the voltage between the first measuring electrode and the second measuring electrode. As a result, the first sampling rate and the second sampling rate are set prior to sampling the exciting current and the voltage between the measuring electrodes.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden die erste Abtastrate und die zweite Abtastrate mindestens auf das 4-fache der Erregerfrequenz des Erregerstroms eingestellt. Durch das Verwenden von dem mindestens 4-fachen der Erregerfrequenz des Erregerstroms für das Abtasten von Erregerstrom und Spannung zwischen den Messelektroden wird sichergestellt, dass Erregerstrom und Spannung zwischen den Messelektroden sehr genau abgetastet werden und dass keine Signalinformation um die Erregerfrequenz herum verloren geht. Das Abtasttheorem ist mit beruhigendem Abstand übererfüllt. Insbesondere können die erste Abtastrate und die zweite Abtastrate im Wesentlichen auf das 4-fache der Erregerfrequenz des Erregerstroms oder sogar genau auf das 4-fache der Erregerfrequenz des Erregerstroms eingestellt werden.According to a further embodiment, the first sampling rate and the second sampling rate are set to at least 4 times the excitation frequency of the excitation current. By using at least 4 times the excitation frequency of the excitation current for sensing excitation current and voltage between the measuring electrodes, it is ensured that excitation current and voltage between the measuring electrodes are sampled very accurately and that no signal information around the excitation frequency is lost. The sampling theorem is overreached with reassuring distance. In particular, the first sampling rate and the second sampling rate may be set at substantially 4 times the exciting frequency of the exciting current or even exactly 4 times the exciting frequency of the exciting current.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Erregerfrequenz des Erregerstroms zwischen 50 kHz und 20 MHz. Mit einem Erregerstrom in diesem Frequenzbereich können besonders relevante, die Permittivität der Zellpopulation anzeigende Werte ermittelt werden, welche insbesondere gut auf die Mengen und/oder die Größe und/oder Homogenität der lebenden Zellen der Biomasse schließen lassen. Der genannte Frequenzbereich liegt in dem sogenannten β-Dispersionsgebiet vieler Zellpopulationen, auf das unten im Detail eingegangen wird.According to another embodiment, the excitation frequency of the excitation current is between 50 kHz and 20 MHz. With an excitation current in this frequency range, particularly relevant values indicative of the permittivity of the cell population can be ascertained, which in particular give a good indication of the quantities and / or the size and / or homogeneity of the living cells of the biomass. The said frequency range lies in the so-called β-dispersion region of many cell populations, which will be discussed in detail below.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform erfolgt das Abtasten des Erregerstroms und das Abtasten der Spannung zwischen der ersten Messelektrode und der zweiten Messelektrode synchronisiert. Auf diese Weise kann eine hochgenaue Korrespondenz zwischen dem abgetasteten Erregerstrom und der abgetasteten Spannung zwischen den Messelektroden erreicht werden, wodurch die Phasenverschiebung zwischen Erregerstrom und Spannung zwischen den Messelektroden hochgenau ermittelt werden kann, was wiederum bei einer hochgenauen Bestimmung des die Permittivität der Zellpopulation anzeigenden Werts hilft. Unter einem synchronisierten Abtasten des Erregerstroms und der Spannung zwischen den Messelektroden wird hierin ein im Rahmen von Fertigungstoleranzen gleichzeitiges Abtasten bzw. ein Abtasten mit einem im Rahmen von Fertigungstoleranzen definierten Versatz verstanden. Der definierte Versatz kann im Nachhinein bei der Weiterverarbeitung der ersten und zweiten Abtastwerte berücksichtigt werden.According to a further embodiment, the scanning of the exciter current and the sampling of the voltage between the first measuring electrode and the second measuring electrode is synchronized. In this way, a high-precision correspondence between the sampled excitation current and the sampled voltage between the measuring electrodes can be achieved, whereby the phase shift between excitation current and voltage between the measuring electrodes can be determined with high accuracy, which in turn highly accurate determination of the value indicative of the permittivity of the cell population. A synchronized scanning of the excitation current and the voltage between the measuring electrodes is understood herein to mean a simultaneous sampling within the scope of manufacturing tolerances or a sampling with an offset defined in the context of manufacturing tolerances. The defined offset can subsequently be taken into account in the further processing of the first and second samples.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Schwankung des Abtastzeitpunkts, d.h. der Jitter, für das Abtasten des Erregerstroms und das Abtasten der Spannung zwischen der ersten Messelektrode und der zweiten Messelektrode kleiner als 500 fs. Eine solche Auslegung hilft, dass der Erregerstrom und die Spannung zwischen den Messelektroden wiederholt mit hoher Genauigkeit synchron abgetastet werden können.According to another embodiment, the variation of the sampling instant, i. the jitter for sampling the exciting current and sensing the voltage between the first measuring electrode and the second measuring electrode is less than 500 fs. Such a design helps that the excitation current and the voltage between the measuring electrodes can be repeatedly sampled synchronously with high accuracy.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Verfahren das Schreiben der ersten Abtastwerte und der zweiten Abtastwerte in einen Datenspeicher auf. Durch das Vorsehen eines Datenspeichers für das unmittelbare Aufnehmen der ersten Abtastwerte und der zweiten Abtastwerte entsteht ein wohl definierter Ort, an dem die Information über den Erregerstrom und die Spannung zwischen den Messelektroden vorgehalten wird und von dem aus die Weiterverarbeitung ohne Echtzeitanforderungen und über eine Reihe von Abtastwerten hinweg erfolgen kann. Der Datenspeicher ist ein sicheres Depot für die aus Erregerstrom und Spannung zwischen den Messelektroden gewonnene Information. In einer weiteren Ausführungsform ist der Datenspeicher imstande, Daten mit einer Datenaufnahmerate von mindestens 1 Gbit/s aufzunehmen. Auf diese Weise kann eine vollständige Aufnahme der Abtastwerte auch bei hoher Abtastrate und hoher Auflösung gewährleistet werden.According to a further embodiment, the method comprises writing the first samples and the second samples into a data memory. The provision of a data memory for directly recording the first samples and the second samples produces a well-defined location at which the information about the excitation current and the voltage between the measuring electrodes is provided and from which the further processing without real-time requirements and over a series of Samples. The data memory is a safe depot for the information obtained from excitation current and voltage between the measuring electrodes. In another embodiment, the data store is capable of receiving data at a data acquisition rate of at least 1 Gbit / s. In this way, a complete recording of the samples can be ensured even at high sampling rate and high resolution.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform beinhaltet der Schritt des Bestimmens des die Permittivität der Zellpopulation anzeigenden Werts ein Anwenden einer komplexen Fourier-Transformation auf die ersten Abtastwerte und die zweiten Abtastwerte. Dabei kann insbesondere eine komplexe diskrete Fourier-Transformation zum Einsatz kommen. Die Abtastwerte des Erregerstroms und die Abtastwerte der Spannung zwischen der ersten Messelektrode und der zweiten Messelektrode können als jeweilige Realteile eines komplexen Strom- bzw. Spannungssignals angesehen werden. Mittels komplexer Fourier-Transformation, welche die ersten und zweiten Abtastwerte gemeinsam berücksichtigt, kann die komplexe Impedanz zwischen Erregerstrom und Spannung zwischen den Messelektroden bestimmt werden. Insbesondere kann dabei die komplexe Impedanz bei der Erregerfrequenz bestimmt werden, welche die Grundlage für den die Permittivität der Zellpopulation anzeigenden Wert darstellen kann.According to another embodiment, the step of determining the value indicative of the permittivity of the cell population includes applying a complex Fourier transform to the first samples and the second samples. In particular, a complex discrete Fourier transformation can be used here. The samples of the exciting current and the samples of the voltage between the first measuring electrode and the second measuring electrode may be considered as respective real parts of a complex current or voltage signal. By means of complex Fourier transformation, which takes into account the first and second samples together, the complex impedance between excitation current and voltage between the measuring electrodes can be determined. In particular, it is possible to determine the complex impedance at the excitation frequency, which can be the basis for the value indicating the permittivity of the cell population.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Schritt des Bestimmens des die Permittivität der Zellpopulation anzeigenden Werts mindestens einen der folgende Schritte auf: Bestimmen der Amplitude des oszillierenden Erregerstroms; Bestimmen derjenigen Spektralkomponente der Spannung, welche die Erregerfrequenz hat; und Bestimmen der Phasenverschiebung zwischen Erregerstrom und der genannten Spektralkomponente der Spannung. Insbesondere kann der Schritt des Bestimmens des die Permittivität der Zellpopulation anzeigenden Werte genau einen oder jede Untermenge oder alle der genannten Schritte aufweisen.According to a further embodiment, the step of determining the value indicative of the permittivity of the cell population comprises at least one of the following steps: determining the amplitude of the oscillating excitation current; Determining the spectral component of the voltage having the excitation frequency; and determining the phase shift between exciting current and said spectral component of the voltage. In particular, the step of determining the value indicative of the permittivity of the cell population may comprise exactly one or each subset or all of the said steps.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Schritt des Bestimmens des die Permittivität der Zellpopulation anzeigenden Werts den folgenden Schritt auf: Bestimmen des die Permittivität der Zellpopulation anzeigenden Werts auf der Basis von einem oder mehreren von der Amplitude des oszillierenden Erregerstroms, der Amplitude derjenigen Spektralkomponente der Spannung, welche die Erregerfrequenz hat, und der Phasenverschiebung zwischen Erregerstrom und der genannten Spektralkomponente der Spannung. Insbesondere können für das Bestimmen des die Permittivität der Zellpopulation anzeigenden Werts die Amplitude des oszillierenden Erregerstroms sowie die Amplitude der genannten Spektralkomponente der Spannung sowie die Phasenverschiebung zwischen Erregerstrom und der genannten Spektralkomponente der Spannung herangezogen werden. Insbesondere kann die Kapazität der Zellpopulation zwischen den Messelektroden auf Basis der Amplitude des oszillierenden Erregerstroms, der Amplitude der genannten Spektralkomponente der Spannung und der Phasenverschiebung zwischen Erregerstrom und der genannten Spektralkomponente der Spannung berechnet werden. Die Kapazität kann der die Permittivität der Zellpopulation anzeigende Wert sein. Es ist weiterhin möglich, dass die Permittivität aus der Kapazität bzw. direkt auf Basis der Amplitude des oszillierenden Erregerstroms, der Amplitude der genannten Spektralkomponente der Spannung und der Phasenverschiebung zwischen Erregerstrom und der genannten Spektralkomponente der Spannung bestimmt wird.According to a further embodiment, the step of determining the value indicative of the permittivity of the cell population comprises the step of: determining the value indicative of the permittivity of the cell population based on one or more of the amplitude of the oscillating excitation current, the amplitude of that spectral component of the voltage, which has the excitation frequency, and the phase shift between the exciting current and the said spectral component of the voltage. In particular, for determining the value indicative of the permittivity of the cell population, the amplitude of the oscillating excitation current as well as the amplitude of said spectral component of the voltage as well as the phase shift between exciting current and said spectral component of the voltage can be used. In particular, the capacity of the cell population between the measuring electrodes can be calculated on the basis of the amplitude of the oscillating excitation current, the amplitude of said spectral component of the voltage and the phase shift between exciting current and said spectral component of the voltage. The capacity may be the value indicative of the permittivity of the cell population. It is furthermore possible for the permittivity to be determined from the capacitance or directly on the basis of the amplitude of the oscillating exciter current, the amplitude of the said spectral component of the voltage and the phase shift between the excitation current and the said spectral component of the voltage.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der die Permittivität der Zellpopulation anzeigende Wert ein Kapazitätswert, insbesondere ein Kapazitätswert, der die Kapazität der Zellpopulation zwischen den Messelektroden charakterisiert, oder ein Permittivitätswert, insbesondere die Permittivität der Zellpopulation selbst.According to a further embodiment, the value indicative of the permittivity of the cell population is a capacitance value, in particular a capacitance value, which characterizes the capacity of the cell population between the measuring electrodes, or a permittivity value, in particular the permittivity of the cell population itself.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform beinhaltet der Schritt des Abtastens des Erregerstroms ein Verstärken eines den Erregerstrom abbildenden ersten Signals, bevor die ersten Abtastwerte auf Basis des verstärkten ersten Signals erzeugt werden. Auf diese Weise können die Anforderungen an die Genauigkeit des Erzeugens der ersten Abtastwerte vergleichsweise gering gehalten werden. Das Verstärken des ersten Signals erlaubt es, geringe Variationen des Erregerstroms in einem größeren Maßstab darzustellen. Dabei kann es für die Gesamtkomplexität und/oder -genauigkeit des Gesamtsystems vorteilhaft sein, in eine hochlineare Verstärkung des ersten Signals zu investieren und dafür an das Abtasten des verstärkten ersten Signals geringere Anforderungen zu stellen.In another embodiment, the step of sampling the excitation current amplifying a first signal representative of the exciting current before generating the first samples based on the amplified first signal. In this way, the demands on the accuracy of generating the first samples can be kept comparatively low. The amplification of the first signal makes it possible to represent small variations of the excitation current on a larger scale. It may be advantageous for the overall complexity and / or accuracy of the overall system to invest in a highly linear amplification of the first signal and to make lower demands on the sampling of the amplified first signal.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform beinhaltet der Schritt des Abtastens der Spannung zwischen der ersten Messelektrode und der zweiten Messelektrode ein Verstärken eines die Spannung zwischen der ersten Messelektrode und der zweiten Messelektrode abbildenden zweiten Signals, bevor die zweiten Abtastwerte auf Basis des verstärkten zweiten Signals erzeugt werden. Die obigen Überlegungen bezüglich Gesamtkomplexität und/oder Gesamtgenauigkeit gelten entsprechend für das Erzeugen der zweiten Abtastwerten aus der zwischen den Messelektroden gemessenen Spannung.In another embodiment, the step of sensing the voltage between the first sensing electrode and the second sensing electrode includes amplifying a second signal representative of the voltage between the first sensing electrode and the second sensing electrode before generating the second sensing values based on the amplified second signal. The above considerations regarding overall complexity and / or overall accuracy apply mutatis mutandis to generating the second samples from the voltage measured between the measuring electrodes.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Verfahren den Schritt des Erzeugens eines den Erregerstrom abbildenden ersten Signals über ein Messelement auf. Das Messelement kann dabei ein Messwiderstand sein. Insbesondere kann der Messwiderstand einen Widerstand von 30 Ω bis 50 Ω haben. Die ersten Abtastwerte können direkt aus dem über das Messelement gewonnenen ersten Signal erzeugt werden. Es ist aber auch möglich, dass das erste Signal zuerst verstärkt wird, bevor die ersten Abtastwerte erzeugt werden.According to a further embodiment, the method comprises the step of generating a first signal representing the exciting current via a measuring element. The measuring element can be a measuring resistor. In particular, the measuring resistor may have a resistance of 30 Ω to 50 Ω. The first samples can be generated directly from the first signal obtained via the measuring element. However, it is also possible for the first signal to be amplified first before the first samples are generated.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform beinhaltet das Erzeugen des mit der Erregerfrequenz oszillierenden Erregerstroms durch die Zellpopulation eine galvanische Entkopplung zwischen einer den Erregerstrom ausgebenden Wechselstromquelle, wie z.B. einem Oszillator, und der Zellpopulation. Die durch die Stromquelle verursachten kapazitiven Artefakte in der Zellpopulation können gering gehalten werden, so dass die galvanische Entkopplung weiterhin der hohen Messgenauigkeit hilft. Auch ist es möglich, über die galvanische Entkopplung externe störende Kopplungen im Bereich der Elektroden zu verringern. Die galvanische Entkopplung kann über einen Transformator, gegebenenfalls in Kombination mit einer Kapazität, erfolgen, wie unten im Detail beschrieben.According to a further embodiment, generating the excitation current oscillating with the excitation frequency through the cell population includes galvanic decoupling between an AC current source emitting the excitation current, e.g. an oscillator, and the cell population. The capacitive artifacts in the cell population caused by the current source can be kept low, so that the galvanic decoupling furthermore helps the high measuring accuracy. It is also possible to reduce external interfering couplings in the region of the electrodes via the galvanic decoupling. Galvanic decoupling may be via a transformer, optionally in combination with a capacitor, as described in detail below.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Verfahren weiterhin die folgenden Schritte auf: Bestimmen einer spektralen Leistung des Erregerstroms und derjenigen Spektralkomponente der Spannung, welche die Erregerfrequenz hat; Bestimmen der Gesamtleistung von Erregerstrom und Spannung zwischen der ersten Messelektrode und der zweiten Messelektrode; und Bestimmen eines Maßes für die Messgenauigkeit des die Permittivität der Zellpopulation anzeigenden Werts auf Basis der genannten spektralen Leistung und der Gesamtleistung. Insbesondere kann das genannte Maß das Signal-Rausch-Verhältnis zwischen der genannten spektralen Leistung und der Rauschleistung sein. Die Rauschleistung kann dabei als die Differenz zwischen der Gesamtleistung und der genannten spektralen Leistung berechnet werden. Durch den Vergleich der genannten spektralen Leistung und der Gesamtleistung kann eine Abschätzung getroffen werden, welcher Anteil der gemessenen Spannung zwischen den Messelektroden auf den Erregerstrom zurückzuführen ist, d.h. welcher Anteil der gemessenen Spannung das zu untersuchende Verhalten der Zellpopulation repräsentiert. Die Rauschleistung kann sowohl durch den Erregerstrom hervorgerufene Reaktionen der Zellpopulation bzw. der Messapparatur in anderen Frequenzen als der Erregerfrequenz als auch in der Zellpopulation anderweitig erzeugte Spannungen beinhalten. Dementsprechend ist das genannte Maß ein Indikator, zu welchem Grad die Spektralkomponente der Spannung, welche die Erregerfrequenz hat, verfälscht sein kann. Das Maß kann an einen Benutzer als zusätzliche Information ausgegeben werden. Es kann aber auch derart verarbeitet werden, dass das Bestimmen des die Permittivität der Zellpopulation anzeigenden Werts entweder gleich oder zu einem späteren Zeitpunkt wiederholt wird.According to another embodiment, the method further comprises the steps of: determining a spectral power of the exciting current and the spectral component of the voltage having the exciting frequency; Determining the total power of exciting current and voltage between the first measuring electrode and the second measuring electrode; and determining a measure of the measurement accuracy of the value indicative of the permittivity of the cell population based on said spectral power and the total power. In particular, said measure may be the signal-to-noise ratio between said spectral power and the noise power. The noise power can be calculated as the difference between the total power and the mentioned spectral power. By comparing said spectral power and the total power, an estimate can be made of what proportion of the measured voltage between the measuring electrodes is due to the excitation current, i. which proportion of the measured voltage represents the behavior of the cell population to be investigated. The noise power may include both the excitation current induced responses of the cell population and the measuring apparatus at frequencies other than the excitation frequency as well as voltages generated elsewhere in the cell population. Accordingly, said measure is an indicator of what degree the spectral component of the voltage having the excitation frequency may be corrupted. The measure may be output to a user as additional information. However, it may also be processed such that the determination of the value indicative of the permittivity of the cell population is repeated either equal to or at a later time.
Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung umfassen weiterhin ein Verfahren zum Herleiten von mindestens einer charakteristischen Eigenschaft einer Zellpopulation, aufweisend die folgenden Schritte: mehrmaliges Durchführen des Verfahrens zum Bestimmen eines die Permittivität einer Zellpopulation anzeigenden Werts gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungsformen, wobei bei dem mehrmaligen Durchführen des Verfahrens eine Mehrzahl von unterschiedlichen Erregerfrequenzen verwendet wird und eine Mehrzahl von die Permittivität der Zellpopulation anzeigenden Werten für die Mehrzahl von unterschiedlichen Erregerfrequenzen bestimmt wird; und Herleiten der mindestens einen charakteristischen Eigenschaft der Zellpopulation durch In-Beziehung-Setzen der Mehrzahl von die Permittivität der Zellpopulation anzeigenden Werten. Dabei kann das In-Beziehung-Setzen das Bilden einer Differenz zwischen zwei die Permittivität der Zellpopulation anzeigenden Werten beinhalten und/oder das Bestimmen der Steigung einer Kurve beinhalten, die durch die Mehrzahl von die Permittivität der Zellpopulation anzeigenden Werten gelegt ist, und/oder das Bestimmen eines Wendepunkts einer Kurve beinhalten, die durch die Mehrzahl von die Permittivität der Zellpopulation anzeigenden Werten gelegt ist, und/oder das Bestimmen von weiteren charakteristischen Eigenschaften der Mehrzahl von die Permittivität der Zellpopulation anzeigenden Werten beinhalten. Über diese charakteristischen Eigenschaften der Menge an gewonnen Werten kann auf charakteristische Eigenschaften der Zellpopulation rückgeschlossen werden. Durch das hochgenaue Bestimmen der Mehrzahl von die Permittivität der Zellpopulation anzeigenden Werten über einen vergleichsweise großen Frequenzbereich können auch die charakteristischen Eigenschaften der Zellpopulation mit hoher Genauigkeit bestimmt werden.Exemplary embodiments of the invention further comprise a method for deriving at least one characteristic property of a cell population, comprising the following steps: performing the method several times to determine a value indicating the permittivity of a cell population according to one of the above-described embodiments, wherein performing the method several times using a plurality of different excitation frequencies and determining a plurality of cell population permittivity indicative values for the plurality of different excitation frequencies; and deriving the at least one characteristic of the cell population by relating the plurality of values indicative of the permittivity of the cell population. Herein, the relating may involve forming a difference between two values indicative of the permittivity of the cell population and / or determining the slope of a curve include determining the values indicative of the permittivity of the cell population, and / or determining a point of inflection of a curve set by the plurality of values indicative of the permittivity of the cell population, and / or determining further characteristic features of the plurality of values indicative of the permittivity of the cell population. It is possible to deduce the characteristic properties of the cell population via these characteristic properties of the amount of values obtained. By highly accurately determining the plurality of cell population permittivity indicative values over a relatively large frequency range, the characteristics of the cell population can also be determined with high accuracy.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das genannte Verfahren zum Bestimmen eines die Permittivität einer Zellpopulation anzeigenden Werts für zwischen 2 und 50 unterschiedliche Erregerfrequenzen durchgeführt. Insbesondere kann das Verfahren zum Bestimmen eines die Permittivität einer Zellpopulation anzeigenden Werts für zwischen 10 und 40 unterschiedliche Erregerfrequenzen, weiter insbesondere für zwischen 20 und 30 unterschiedliche Erregerfrequenzen durchgeführt werden. Es hat sich gezeigt, dass für die genannte Anzahl von Durchläufen des Verfahrens und die entsprechende Anzahl von die Permittivität der Zellpopulation anzeigenden Werten, insbesondere bei zwischen 10 und 40 unterschiedlichen Erregerfrequenzen bzw. weiter insbesondere bei zwischen 20 und 30 unterschiedlichen Erregerfrequenzen, ein guter Kompromiss zwischen Aufwendigkeit des Verfahrens zum Herleiten von mindestens einer charakteristischen Eigenschaft der Zellpopulation und Genauigkeit der Ergebnisse bezüglich der mindestens einen charakteristischen Eigenschaft der Zellpopulation erreicht werden kann. Insbesondere können für zwischen 10 und 40 unterschiedliche Erregerfrequenzen bzw. weiter insbesondere für zwischen 20 und 30 unterschiedliche Erregerfrequenzen besonders aussagekräftige Kurven des die Permittivität der Zellpopulation anzeigenden Werts, insbesondere der Permittivität selbst, erstellt werden. Die genannte Anzahl an Werten erlaubt das Erstellen von Verläufen gegenüber der Erregerfrequenz mit ausreichender Genauigkeit, um charakteristische Eigenschaften wie Steigung und Wendepunkt mit hoher Genauigkeit zu bestimmen.According to a further embodiment, said method is for determining a value indicative of the permittivity of a cell population for between 2 and 50 different exciter frequencies. In particular, the method for determining a permittivity of a cell population indicative value for between 10 and 40 different excitation frequencies, more particularly for between 20 and 30 different exciter frequencies can be performed. It has been found that for the stated number of runs of the method and the corresponding number of values indicative of the permittivity of the cell population, in particular at between 10 and 40 different exciter frequencies or more particularly between 20 and 30 different exciter frequencies, a good compromise between The complexity of the method for deriving at least one characteristic property of the cell population and accuracy of the results regarding the at least one characteristic property of the cell population can be achieved. In particular, particularly meaningful curves of the value indicative of the permittivity of the cell population, in particular of the permittivity itself, can be generated for between 10 and 40 different exciter frequencies, or more particularly for between 20 and 30 different exciter frequencies. The stated number of values allows the generation of paths with respect to the excitation frequency with sufficient accuracy to determine characteristic properties such as slope and turning point with high accuracy.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform stammen die unterschiedlichen Erregerfrequenzen aus einem Frequenzbereich von 100 kHz bis 10 MHz. Die Ausdrucksweise, dass die unterschiedlichen Erregerfrequenzen aus dem genannten Frequenzbereich stammen, bedeutet, dass mindestens der genannte Frequenzbereich von den unterschiedlichen Erregerfrequenzen abgedeckt ist. Dies wiederum bedeutet, dass die niedrigste Erregerfrequenz 100 kHz oder weniger beträgt und dass die höchste Erregerfrequenz 10 MHz oder mehr beträgt. In anderen Worten, die niedrigste Erregerfrequenz und die höchste Erregerfrequenz bilden eine dazwischen liegende Erregerfrequenz-Spanne, die mindestens den Bereich zwischen 100 kHz bis 10 MHz beinhaltet. Mit den die Permittivität der Zellpopulation anzeigenden Werten für die Erregerfrequenzen von 100 kHz bis 10 MHz können ein oder mehrere charakteristische Eigenschaften von einer Vielzahl von Zellpopulationen mit hoher Genauigkeit bestimmt werden.According to a further embodiment, the different excitation frequencies come from a frequency range of 100 kHz to 10 MHz. The expression that the different excitation frequencies originate from said frequency range means that at least the said frequency range is covered by the different exciter frequencies. This in turn means that the lowest excitation frequency is 100 kHz or less and that the highest excitation frequency is 10 MHz or more. In other words, the lowest exciter frequency and the highest exciter frequency form an intermediate excitation frequency span, which includes at least the range between 100 kHz to 10 MHz. With the permittivity of the cell population indicative values for the excitation frequencies of 100 kHz to 10 MHz, one or more characteristic properties of a plurality of cell populations can be determined with high accuracy.
In einer weiteren Ausführungsform stammen die unterschiedlichen Erregerfrequenzen aus einem Frequenzbereich von 50 kHz bis 20 MHz. Es hat sich gezeigt, dass durch das oben beschriebene Abtasten des Erregerstroms sowie der Spannung zwischen der ersten Messelektrode und der zweiten Messelektrode auch für einen solch großen Erregerfrequenzbereich zwischen 50 kHz und 20 MHz hochgenaue, die Permittivität der Zellpopulation anzeigende Werte bestimmt werden können. Dadurch kann das Herleiten der mindestens einen charakteristischen Eigenschaft der Zellpopulation nochmals verfeinert werden. Somit erlaubt das oben beschriebene Verfahren zum Bestimmen eines die Permittivität einer Zellpopulation anzeigenden Werts eine Erweiterung des Frequenzbereichs der Impedanzspektroskopie und somit eine umfassendere Bestimmung von einer oder mehreren charakteristischen Eigenschaften der Zellpopulation, ohne auf zusätzliche und aufwendigere Verfahren zurückgreifen zu müssen. Es ist auch möglich, dass das Verfahren auf einen erweiterten Bereich von Zellpopulationen angewendet werden kann.In a further embodiment, the different excitation frequencies come from a frequency range of 50 kHz to 20 MHz. It has been found that by the above-described scanning of the excitation current and the voltage between the first measuring electrode and the second measuring electrode, even for such a large excitation frequency range between 50 kHz and 20 MHz, highly accurate values indicative of the permittivity of the cell population can be determined. As a result, the derivation of the at least one characteristic property of the cell population can be further refined. Thus, the above-described method for determining a permittivity of a cell population indicative of an increase in the frequency range of impedance spectroscopy and thus a more comprehensive determination of one or more characteristics of the cell population, without having to resort to additional and more expensive procedures. It is also possible that the method can be applied to an extended range of cell populations.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung dauert jede Instanz des mehrmaligen Durchführens des Verfahrens zum Bestimmen eines die Permittivität einer Zellpopulation anzeigenden Werts jeweils zwischen 10 ms und 100 ms. Insbesondere dauert jede Instanz des mehrmaligen Durchführens des Verfahrens zwischen 30 ms und 70 ms. Dementsprechend ist es möglich, eine oder mehrere charakteristische Eigenschaften einer Zellpopulation in einem sehr kurzen Zeitraum in der Größenordnung von wenigen Sekunden herzuleiten. Dadurch erlaubt das vorliegende Verfahren gemäß beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung eine für den Benutzer fast sofortige und damit extrem bequeme Bestimmung von einer oder mehreren charakteristischen Eigenschaften der Zellpopulation. Das Entnehmen von Proben einer Zellpopulation und das Zeit-versetzte bzw. Orts-versetzte Analysieren der Proben kann ausbleiben.According to another embodiment of the invention, each instance of performing the method of determining a value indicative of the permittivity of a cell population takes between 10 ms and 100 ms each time. In particular, each instance of repeated execution of the method lasts between 30 ms and 70 ms. Accordingly, it is possible to derive one or more characteristic features of a cell population in a very short period of time, on the order of a few seconds. Thus, the present method according to exemplary embodiments of the invention allows the user to have almost immediate and therefore extremely convenient determination of one or more characteristics of the cell population. The removal of samples of a cell population and the time-offset or spatially offset analysis of the samples can be omitted.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform beinhaltet das Herleiten der mindestens einen charakteristischen Eigenschaft der Zellpopulation ein Erstellen eines Verlaufs der die Permittivität der Zellpopulation anzeigenden Werte über die unterschiedlichen Erregerfrequenzen. In anderen Worten, es kann eine Kurve durch die die Permittivität der Zellpopulation anzeigenden Werte gegenüber der Erregerfrequenz gelegt werden. Dabei kann ein sogenanntes Cole-Cole-Fitting angewendet werden. Aus der resultierenden Kurve bzw. aus dem resultierenden Verlauf können dann Charakteristika wie z. B. Differenzen zwischen Endwerten, Steigungen und Wendepunkte ermittelt werden. Die die Permittivität der Zellpopulation anzeigenden Werte können direkt die bestimmten Werte, wie oben beschrieben, oder kalibrierte Versionen der bestimmten Werte sein.According to a further embodiment, deriving the at least one characteristic characteristic of the cell population includes establishing a progression of the values indicative of the permittivity of the cell population over the different exciter frequencies. In other words, there can be a curve through which the permittivity of the Cell population indicative values are placed opposite the exciter frequency. In this case, a so-called Cole-Cole fitting can be used. From the resulting curve or from the resulting course then characteristics such. B. Differences between end values, slopes and turning points can be determined. The values indicative of the permittivity of the cell population may directly be the determined values as described above or calibrated versions of the determined values.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die mindestens eine charakteristische Eigenschaft der Zellpopulation mindestens eine Eigenschaft von Anzahl der lebenden Zellen, Größe der Zellen und Homogenität der Zellen.According to a further embodiment, the at least one characteristic property of the cell population comprises at least one property of number of living cells, size of the cells and homogeneity of the cells.
Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung umfassen weiterhin einen Zellpopulationssensor zum Bestimmen eines die Permittivität einer Zellpopulation anzeigenden Werts, aufweisend: eine Oszillatorschaltung; eine erste Erregerelektrode und eine zweite Erregerelektrode, die mit der Oszillatorschaltung gekoppelt sind, wobei mittels der Oszillatorschaltung über die erste und die zweite Erregerelektrode ein mit einer Erregerfrequenz oszillierender Erregerstrom durch die Zellpopulation erzeugbar ist; eine erste Messelektrode und eine zweite Messelektrode zum Messen einer Spannung in der Zellpopulation zwischen der ersten und der zweiten Messelektrode; eine erste Abtastschaltung, die mit der ersten Erregerelektrode und/oder der zweiten Erregerelektrode gekoppelt ist und im Betrieb erste Abtastwerte für den oszillierenden Erregerstrom bereitstellt; eine zweite Abtastschaltung, die mit der ersten und der zweiten Messelektrode gekoppelt ist und im Betrieb zweite Abtastwerte für die Spannung zwischen der ersten und der zweiten Messelektrode bereitstellt; und eine Datenverarbeitungseinrichtung, die mit der ersten Abtastschaltung und der zweiten Abtastschaltung gekoppelt ist und die konfiguriert ist, auf Basis der ersten Abtastwerte und der zweiten Abtastwerte den die Permittivität der Zellpopulation anzeigenden Wert zu bestimmen. Die zusätzlichen Merkmale, Modifikationen und technischen Effekte, die oben mit Bezug auf das Verfahren zum Bestimmen eines die Permittivität einer Zellpopulation anzeigenden Werts beschrieben worden sind, gelten für den Zellpopulationssensor analog.Exemplary embodiments of the invention further include a cell population sensor for determining a value indicative of the permittivity of a cell population, comprising: an oscillator circuit; a first exciter electrode and a second exciter electrode, which are coupled to the oscillator circuit, wherein by means of the oscillator circuit via the first and the second excitation electrode an exciting current oscillating with an exciter frequency can be generated by the cell population; a first measuring electrode and a second measuring electrode for measuring a voltage in the cell population between the first and second measuring electrodes; a first sampling circuit coupled to the first excitation electrode and / or the second excitation electrode and providing in operation first samples of the oscillatory excitation current; a second sense circuit coupled to the first and second sense electrodes and in operation providing second samples of the voltage between the first and second sense electrodes; and data processing means coupled to the first sampling circuit and the second sampling circuit and configured to determine the value indicative of the permittivity of the cell population based on the first samples and the second samples. The additional features, modifications, and technical effects described above with respect to the method of determining a cell population permittivity indicative value are analogous to the cell population sensor.
Die erste und die zweite Abtastschaltung arbeiten im Betrieb gleichzeitig, d.h. die sie erzeugen die ersten Abtastwerte für den Erregerstrom und die zweiten Abtastwerte für die Spannung zwischen der ersten und der zweiten Messelektrode im gleichen Zeitraum. Weiterhin arbeiten die erste und die zweite Abtastschaltung im Betrieb dann, wenn der Erregerstrom in der Zellpopulation anliegt, d.h. die erste und die zweit Abtastschaltung arbeiten im gleichen Zeitraum wie die Oszillatorschaltung.The first and second sampling circuits operate simultaneously during operation, i. they generate the first samples for the exciting current and the second samples for the voltage between the first and second measuring electrodes in the same period. Furthermore, in operation, the first and second sampling circuits operate when the excitation current is present in the cell population, i. the first and the second sampling circuit operate in the same period as the oscillator circuit.
Der Begriff gekoppelt wird hierin verwendet, um anzuzeigen, dass ein Signal oder eine elektrische Größe von einer Entität zur anderen übertragen werden kann, d.h. dass irgendeine Art von Verbindung zwischen den Entitäten besteht. Es können allerdings andere Komponenten, wie z.B. Verstärker, Transformatoren oder andere elektrische Bauelemente, zwischengeschaltet sein.The term coupled is used herein to indicate that a signal or electrical quantity may be transmitted from one entity to another, i. that there is some kind of connection between the entities. However, other components, such as e.g. Amplifiers, transformers or other electrical components, be interposed.
Die erste Abtastschaltung kann entweder mit der ersten Erregerelektrode oder mit der zweiten Erregerelektrode gekoppelt sein. Sie kann auch mit beiden Erregerelektroden gekoppelt sein. Generell kann die erste Abtastschaltung in jeder geeigneten Art und Weise derart mit einer oder beiden Erregerelektroden gekoppelt sein, dass ein Messen des Erregerstroms möglich ist.The first sensing circuit may be coupled to either the first excitation electrode or the second excitation electrode. It can also be coupled to both exciter electrodes. In general, the first sensing circuit may be coupled in any suitable manner to one or both excitation electrodes such that measurement of the excitation current is possible.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die erste Abtastschaltung ein erster Analog-Digital-Wandler und die zweite Abtastschaltung ein zweiter Analog-Digital-Wandler.According to a further embodiment, the first sampling circuit is a first analog-digital converter and the second sampling circuit is a second analog-digital converter.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform hat die erste Abtastschaltung eine erste einstellbare Abtastrate hat und die zweite Abtastschaltung eine zweite einstellbare Abtastrate. Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die erste einstellbare Abtastrate und die zweite einstellbare Abtastrate mindestens auf das 4-fache der Erregerfrequenz des Erregerstroms einstellbar. Das heißt, die erste Abtastschaltung und die zweite Abtastschaltung sind imstande, das ankommende Signal mindestens mit dem 4-fachen der Erregerfrequenz abzutasten. In einer weiteren Ausführungsform sind die erste einstellbare Abtastrate und die zweite einstellbare Abtastrate im Wesentlichen auf das 4-fache bzw. genau auf das 4-fache der Erregerfrequenz des Erregerstroms einstellbar.According to a further embodiment, the first sampling circuit has a first settable sampling rate and the second sampling circuit has a second settable sampling rate. According to a further embodiment, the first adjustable sampling rate and the second adjustable sampling rate are adjustable to at least 4 times the exciter frequency of the exciter current. That is, the first sampling circuit and the second sampling circuit are capable of sampling the incoming signal at least 4 times the exciting frequency. In a further embodiment, the first adjustable sampling rate and the second adjustable sampling rate are substantially adjustable to 4 times or exactly 4 times the excitation frequency of the exciter current.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Oszillatorschaltung eingerichtet, die Erregerfrequenz in einem Frequenzbereich von 100 kHz bis 10 MHz einzustellen. Das heißt, dass die Oszillatorschaltung in der Lage ist, die Erregerfrequenz in einem Frequenzbereich von 100 kHz bis 10 MHz einzustellen. Durch diese Formulierung ist nicht ausgeschlossen, dass die Oszillatorschaltung die Erregerfrequenz über den angegebenen Frequenzbereich hinaus einstellen kann. Vielmehr bedeutet die Formulierung, dass die Oszillatorschaltung imstande ist, die Erregerfrequenz mindestens in dem Frequenzbereich von 100 kHz bis 10 MHz einzustellen. Insbesondere kann die Oszillatorschaltung eingerichtet sein, die Erregerfrequenz mindestens in einem Frequenzbereich von 50 kHz bis 20 MHz einzustellen.According to a further embodiment, the oscillator circuit is set up to set the excitation frequency in a frequency range from 100 kHz to 10 MHz. That is, the oscillator circuit is capable of adjusting the excitation frequency in a frequency range of 100 kHz to 10 MHz. This formulation does not exclude that the oscillator circuit can set the exciter frequency beyond the specified frequency range. Rather, the phrase means that the oscillator circuit is capable of adjusting the excitation frequency at least in the frequency range of 100 kHz to 10 MHz. In particular, the oscillator circuit can be set up to set the excitation frequency at least in a frequency range from 50 kHz to 20 MHz.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die erste Abtastschaltung und die zweite Abtastschaltung bezüglich ihrer Abtastzeitpunkte synchronisiert.According to a further embodiment, the first sampling circuit and the second sampling circuit are synchronized with respect to their sampling times.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Schwankung des Abtastzeitpunkts, d.h. der Jitter, der ersten Abtastschaltung und der zweiten Abtastschaltung kleiner als 500 fs. Eine solche Auslegung hilft, dass der Erregerstrom und die Spannung zwischen den Messelektroden wiederholt mit hoher Genauigkeit synchron abgetastet werden können. According to a further embodiment, the variation of the sampling time, ie the jitter, the first sampling circuit and the second sampling circuit is less than 500 fs. Such a design helps that the excitation current and the voltage between the measuring electrodes can be repeatedly sampled synchronously with high accuracy.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die erste Abtastschaltung und die zweite Abtastschaltung mit der Datenverarbeitungseinrichtung über einen Datenspeicher gekoppelt, wobei der Datenspeicher insbesondere eine Datenaufnahmerate von mindestens 1 Gbit/s hat. Die Datenaufnahmerate von mindestens 1 Gbit/s beschreibt eine mögliche Datenaufnahmerate von mindestens 1 Gbit/s. Die Daten müssen von dem Datenspeicher nicht in dieser Geschwindigkeit aufgenommen werden. Da die Abtastfrequenz von der Erregerfrequenz abhängen kann, können sich im Betrieb für verschiedene Erregerfrequenzen verschiedene Datenaufnahmeraten an dem Datenspeicher ergeben.According to a further embodiment, the first sampling circuit and the second sampling circuit are coupled to the data processing device via a data memory, the data memory in particular having a data acquisition rate of at least 1 Gbit / s. The data acquisition rate of at least 1 Gbit / s describes a possible data acquisition rate of at least 1 Gbit / s. The data does not need to be picked up by the data store at this speed. Since the sampling frequency may depend on the excitation frequency, different data acquisition rates on the data memory may result in operation for different exciter frequencies.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Datenverarbeitungseinrichtung eingerichtet, den die Permittivität der Zellpopulation anzeigenden Wert mittels komplexer Fourier-Transformation aus den ersten Abtastwerten und den zweiten Abtastwerten zu bestimmen.According to a further embodiment, the data processing device is set up to determine the value indicative of the permittivity of the cell population by means of complex Fourier transformation from the first samples and the second samples.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Datenverarbeitungseinrichtung eingerichtet, mindestens eine von Amplitude des oszillierenden Erregerstroms, Amplitude derjenigen Spektralkomponente der Spannung, welche die Erregerfrequenz hat, und Phasenverschiebung zwischen Erregerstrom und der genannten Spektralkomponente der Spannung aus den ersten Abtastwerten und den zweiten Abtastwerten zu bestimmen. Insbesondere kann die Datenverarbeitungseinrichtung eingerichtet sein, genau einen oder eine Untermenge oder alle der genannten Werte zu bestimmen.According to a further embodiment, the data processing device is set up to determine at least one of the amplitude of the oscillating excitation current, the amplitude of the spectral component of the voltage having the excitation frequency, and the phase shift between the excitation current and the said spectral component of the voltage from the first samples and the second samples. In particular, the data processing device can be set up to determine exactly one or a subset or all of the named values.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Datenverarbeitungseinrichtung eingerichtet, den die Permittivität der Zellpopulation anzeigenden Wert auf der Basis von einem oder mehreren von der Amplitude des oszillierenden Erregerstroms, der Amplitude derjenigen Spektralkomponente der Spannung, welche die Erregerfrequenz hat, und der Phasenverschiebung zwischen Erregerstrom und der genannten Spektralkomponente der Spannung zu bestimmen. Insbesondere kann die Datenverarbeitungseinrichtung eingerichtet sein, den die Permittivität der Zellpopulation anzeigenden Wert auf der Basis von der Amplitude des oszillierenden Erregerstroms sowie der Amplitude der genannten Spektralkomponente der Spannung sowie der Phasenverschiebung zwischen Erregerstrom und der genannten Spektralkomponente der Spannung zu bestimmen.According to a further embodiment, the data processing device is set up, the value indicative of the permittivity of the cell population based on one or more of the amplitude of the oscillating excitation current, the amplitude of that spectral component of the voltage having the excitation frequency, and the phase shift between the excitation current and the said Spectral component to determine the voltage. In particular, the data processing device can be set up to determine the value indicative of the permittivity of the cell population on the basis of the amplitude of the oscillating excitation current as well as the amplitude of said spectral component of the voltage and the phase shift between exciting current and said spectral component of the voltage.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der die Permittivität der Zellpopulation anzeigende Wert ein Kapazitätswert oder ein Permittivitätswert, insbesondere die Permittivität der Zellpopulation selbst.According to a further embodiment, the value indicative of the permittivity of the cell population is a capacitance value or a permittivity value, in particular the permittivity of the cell population itself.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die erste Abtastschaltung über einen erste Verstärkerschaltung mit der ersten Erregerelektrode und/oder der zweiten Erregerelektrode gekoppelt und die zweite Abtastschaltung über eine zweite Verstärkerschaltung mit der ersten und der zweiten Messelektrode gekoppelt.According to a further embodiment, the first sampling circuit is coupled to the first excitation electrode and / or the second excitation electrode via a first amplifier circuit, and the second sampling circuit is coupled to the first and the second measuring electrodes via a second amplifier circuit.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist ein Messelement, insbesondere ein Messwiderstand, mit der ersten Erregerelektrode oder der zweiten Erregerelektrode gekoppelt, und die erste Abtastschaltung ist eingerichtet, die ersten Abtastwerte für den oszillierenden Erregerstrom auf Basis des Spannungsabfalls an dem Messelement bereitzustellen. Aus Symmetriegründen können beide Erregerelektroden jeweils mit einem Messelement, insbesondere mit einem Messwiderstand, gekoppelt sein, auch wenn die erste Abtastschaltung nur mit einem der Messelemente gekoppelt ist.According to a further embodiment, a measuring element, in particular a measuring resistor, is coupled to the first exciter electrode or the second exciter electrode, and the first scanning circuit is arranged to provide the first samples for the oscillating exciter current on the basis of the voltage drop across the measuring element. For symmetry reasons, both excitation electrodes can each be coupled to a measuring element, in particular to a measuring resistor, even if the first sampling circuit is coupled to only one of the measuring elements.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Oszillatorschaltung über einen Transformator mit der ersten Erregerelektrode und der zweiten Erregerelektrode gekoppelt ist.According to a further embodiment, the oscillator circuit is coupled via a transformer to the first exciter electrode and the second exciter electrode.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform hat der Transformator eine parallele Kapazität von 0,5 pF bis 10 pF, insbesondere eine parallele Kapazität von 1 bis 5 pF. According to another embodiment, the transformer has a parallel capacitance of 0.5 pF to 10 pF, in particular a parallel capacitance of 1 to 5 pF.
Die parallele Kapazität kann ein diskretes Bauteil, wie beispielsweise ein parallel zu dem Transformator angeordneter Kondensator, sein. Es ist aber auch möglich, dass die parallele Kapazität eine parasitäre Kapazität des Transformators ist, wobei der Transformator so ausgeführt ist, dass die parallele Kapazität in dem angegebenen Wertebereich liegt. Der Begriff parallele Kapazität bezeichnet eine Kopplungskapazität zwischen der Primärseite und der Sekundärseite des Transformators. Mit einer parallelen Kapazität kann der Einfluss von störenden Kopplungskapazitäten, wie sie zum Beispiel zwischen den Elektroden und der Wand eines Behälters für die Zellpopulation oder zwischen den Elektroden und anderen vorhandenen Sensoren vorliegen können, gering gehalten werden. Da bei Vorliegen der zu dem Transformator parallelen Kapazität und anderen Kopplungskapazitäten oft die kleinere Kapazität bestimmend ist, kann der Einfluss einer unerwünschten störenden Kopplungskapazität auf die Größe der parallelen Kapazität reduziert werden.The parallel capacitance may be a discrete component, such as a capacitor arranged in parallel with the transformer. But it is also possible that the parallel capacitance is a parasitic capacitance of the transformer, wherein the transformer is designed so that the parallel capacitance is in the specified value range. The term parallel capacitance denotes a coupling capacitance between the primary side and the secondary side of the transformer. With a parallel capacitance, the influence of interfering coupling capacitances, such as may exist between the electrodes and the wall of a container for the cell population or between the electrodes and other existing sensors, can be minimized. Since, in the presence of the capacitance parallel to the transformer and other coupling capacitances, the smaller capacitance often determines, the influence of an undesired disturbing coupling capacitance on the size of the parallel capacitance can be reduced.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Datenverarbeitungseinrichtung eingerichtet, eine spektrale Leistung des Erregerstroms und derjenigen Spektralkomponente der Spannung, welche die Erregerfrequenz hat, zu bestimmen und die Gesamtleistung von Erregerstrom und Spannung zwischen der ersten Messelektrode und der zweiten Messelektrode zu bestimmen. Weiterhin kann die Datenverarbeitungseinrichtung eingerichtet sein, ein Maß für die Messgenauigkeit des die Permittivität der Zellpopulation anzeigenden Werts auf Basis der genannten spektralen Leistung und der Gesamtleistung zu bestimmen, wobei das Maß insbesondere das Signal-Rausch-Verhältnis auf Basis der genannten spektralen Leistung und der Gesamtleistung ist. According to a further embodiment, the data processing device is set up to determine a spectral power of the exciter current and the spectral component of the voltage which has the excitation frequency and to determine the total power of excitation current and voltage between the first measuring electrode and the second measuring electrode. Furthermore, the data processing device can be set up to determine a measure of the measurement accuracy of the value indicative of the permittivity of the cell population on the basis of said spectral power and the total power, wherein the measure in particular the signal-to-noise ratio on the basis of said spectral power and the total power is.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Leiter zwischen der ersten Abtastschaltung und der ersten und/oder zweiten Erregerelektrode und die Leiter zwischen der zweiten Abtastschaltung und der ersten und der zweiten Messelektrode im Wesentlichen gleich lang. Der Begriff im Wesentlichen gleich lang bedeutet, dass die Leiter zwischen der zweiten Abtastschaltung und der ersten und der zweiten Messelektrode zwischen 90% und 110% der Länge der Leiter zwischen der ersten Abtastschaltung und der ersten und/oder zweiten Erregerelektrode haben, insbesondere zwischen 95% und 105%.According to a further embodiment, the conductors between the first scanning circuit and the first and / or second excitation electrode and the conductors between the second sensing circuit and the first and the second measuring electrodes are substantially equal in length. The term essentially the same length means that the conductors between the second scanning circuit and the first and the second measuring electrodes have between 90% and 110% of the length of the conductors between the first scanning circuit and the first and / or second exciter electrode, in particular between 95%. and 105%.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Zellpopulationssensor weiterhin eine Steuereinheit auf, die mit der Oszillatorschaltung gekoppelt ist und die Oszillatorschaltung im Betrieb veranlasst, nacheinander mit unterschiedlichen Erregerfrequenzen oszillierende Erregerströme durch die Zellpopulation zu erzeugen. Weiterhin kann die Steuereinheit mit der ersten Abtastschaltung und der zweiten Abtastschaltung gekoppelt sein und eingerichtet sein, die momentan erzeugte Erregerfrequenz an die erste und die zweite Abtastschaltung zu übermitteln. Die erste und zweite Abtastschaltung können dementsprechend die Abtastrate einstellen. Die Steuereinheit kann auch eingerichtet sein, die momentan erzeugte Erregerfrequenz an die Datenverarbeitungseinrichtung zu übermitteln.According to a further embodiment, the cell population sensor further comprises a control unit, which is coupled to the oscillator circuit and causes the oscillator circuit in operation to generate successively oscillating excitation currents through the cell population with different exciter frequencies. Furthermore, the control unit may be coupled to the first sampling circuit and the second sampling circuit and configured to transmit the currently generated excitation frequency to the first and the second sampling circuit. The first and second sampling circuits can accordingly set the sampling rate. The control unit can also be set up to transmit the currently generated excitation frequency to the data processing device.
Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung umfassen weiterhin ein Computerprogramm bzw. ein Computerprogrammprodukt, welches Programmanweisungen enthält, die bei Ausführung auf einer Datenverarbeitungsanlage ein Verfahren gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungsformen durchführen. Dabei können die einzelnen Schritte des Verfahrens durch die Programmanweisungen veranlasst werden und durch andere Komponenten ausgeführt werden oder in der Datenverarbeitungsanlage selbst ausgeführt werden.Exemplary embodiments of the invention further comprise a computer program or a computer program product which contains program instructions which, when executed on a data processing system, perform a method according to one of the embodiments described above. The individual steps of the method can be initiated by the program instructions and executed by other components or executed in the data processing system itself.
Weitere beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden unten mit Bezug auf die beiliegenden Figuren beschrieben.
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1 zeigt einen Zellpopulationssensor gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung in einer Seitenansicht; -
2 zeigt einen Zellpopulationssensor gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung, teilweise dargestellt als Blockschaltbild und teilweise dargestellt als Schaltungsdiagramm; -
3 zeigt ein Ablaufdiagramm für ein Verfahren zum Herleiten von mindestens einer charakteristischen Eigenschaft einer Zellpopulation gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung; und -
4 zeigt einen beispielhaften Verlauf von Permittivitätswerten gegenüber der Erregerfrequenz und illustriert das Herleiten von charakteristischen Eigenschaften der Zellpopulation.
-
1 shows a cell population sensor according to an exemplary embodiment of the invention in a side view; -
2 shows a cell population sensor according to an exemplary embodiment of the invention, partially shown as a block diagram and partially shown as a circuit diagram; -
3 FIG. 10 is a flowchart for a method for deriving at least one characteristic of a cell population according to an exemplary embodiment of the invention; FIG. and -
4 shows an exemplary course of permittivity values against the excitation frequency and illustrates the derivation of characteristic properties of the cell population.
Der Sensorkopf
In der beispielhaften Ausführungsform von
In der beispielhaften Ausführungsform von
Dabei ist die erste Messelektrode
Der Zellpopulationssensor
Der Zellpopulationssensor
Die Oszillatorschaltung
Der Transformator
Durch den mit der Erregerfrequenz EF oszillierenden Erregerstrom zwischen der ersten Erregerelektrode
Ein erstes Signal, welches den Erregerstrom abbildet, wird auf folgende Weise gewonnen. Der zweite Widerstand
Die Spannung zwischen der ersten Messelektrode
Der erste Analog-Digital-Wandler
Die von dem ersten Analog-Digital-Wandler
Der Datenspeicher
Zum Einen werden die ersten und zweiten Abtastwerte an ein Fourier-Transformations-Modul
Die Amplitude der Spektralkomponente des Erregerstroms bei der Erregerfrequenz EF und die Amplitude der Spektralkomponente der gemessenen Spannung bei der Erregerfrequenz EF werden über eine erste Datenübertragungsverbindung
Das Permittivität-Bestimmungs-Modul
Die Leitfähigkeit
Zum Anderen werden die ersten und die zweiten Abtastwerte an ein Effektivwert-Berechnungs-Modul
Das SNR-Berechnungs-Modul
Somit stehen der Leitwert
In der beispielhaften Ausführungsform der
Die Datenverarbeitungseinrichtung
Die Steuereinheit
Für einen gegebenen Durchlauf übermittelt die Steuereinheit
Weiterhin ist die Steuereinheit
Nachdem eine Mehrzahl von Permittivitätswerten für verschiedene Erregerfrequenzen bestimmt worden ist, kann die Steuereinheit
Die Steuereinheit
Die Power-Management-Schaltung
Zum Schutz des Zellpopulationssensors
Das Verfahren
In Schritt
In Schritt
In Schritt
In Schritt
Schritt
In Schritt
Aus dem Verlauf
Vergleicht man einen die Permittivität ε repräsentierenden Permittivitätswert
Eine Veränderung der charakteristischen Frequenz
Die Steigung der Permittivitätskurve im Punkt ihrer charakteristischen Frequenz
Die in
In der beispielhaften Ausführungsform der
Ein beispielhafter Anwendungsfall für den Zellpopulationssensor und das Verfahren zum Bestimmen eines die Permittivität einer Zellpopulation anzeigenden Werts gemäß beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung sind Gärprozesse, zum Beispiel beim Brauen von Getränken. Die Erfindung ist aber generell breit zum Bestimmen von die Permittivität einer Zellpopulation anzeigenden Werten anwendbar.An exemplary use case for the cell population sensor and the method for determining a value indicative of the permittivity of a cell population according to exemplary embodiments of the invention are fermentation processes, for example, in brewing beverages. However, the invention is generally broadly applicable for determining values indicative of the permittivity of a cell population.
Obwohl die Erfindung mit Bezug auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist es für einen Fachmann ersichtlich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen und Äquivalente verwendet werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Die Erfindung soll nicht durch die beschriebenen spezifischen Ausführungsformen beschränkt sein. Vielmehr enthält sie alle Ausführungsformen, die unter die angehängten Patentansprüche fallen.Although the invention has been described with reference to exemplary embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various changes may be made and equivalents may be employed without departing from the scope of the invention. The invention should not be limited by the specific embodiments described. Rather, it includes all embodiments that fall under the appended claims.
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